考点强化练高考物理电场知识的应用
2022年高考物理一轮复习高频考点强化训练 专题11 电场性质的综合分析(解析版)
专题11 电场性质的综合分析1.(2021·1月湖北学业水平选择性考试模拟演练，4)如图所示，在电场强度大小为E的匀强电场中，某电场线上有两点M和N，距离为2d。
在M和N处分别固定电荷量为＋q和－q的两个点电荷。
下列说法正确的是()A.点电荷＋q和－q受到的静电力大小均为qE，方向相反B.将点电荷＋q沿MN连线向N点移动距离d，静电力对点电荷＋q做功为qEdC.交换两个点电荷的位置，静电力对两个点电荷做功之和为零D.将两点电荷沿MN连线移动距离d，保持两个点电荷的距离不变，静电力对两个点电荷做功之和为零【答案】D【解析】静电力指匀强电场对电荷的作用力和电荷间的库仑力的合力，静电力做功即为合力做功，A错误；将点电荷＋q沿MN连线向N点移动距离d，静电力对点电荷做功大于qEd，故B错误；交换两点电荷位置，静电力均对电荷做正功，故静电力对两点电荷做功之和不为零，C错误；将两点电荷沿MN连线移动距离d，且保持两个点电荷的距离不变，位移大小相等，方向相同，两点电荷受到的静电力保持等大反向，则静电力对两个点电荷做功之和为零，D正确。
2.(2021·1月湖南普高校招生适应性考试，3)如图，两个带等量正电的点电荷，分别固定在绝缘水平桌面上的A、B两点，一绝缘圆形细管水平固定在桌面A、B两点间，且圆形细管圆心O位于A、B连线的中点。
细管与A、B连线及中垂线交点分别为C、E、D、F。
一个带负电的小球在细管中按顺时针方向做完整的圆周运动。
不计一切摩擦，下列说法正确的是()A.小球从C运动到D的过程中，速度先减小后增大B.在两个带正电的点电荷产生的电场中，C点的电势比F点的电势低C.小球在C、E两点的速度大小相等，有相同的电势能D.小球在D、F两点所受的电场力相同【答案】C【解析】由两正点电荷电场线的分布特点知，φC＝φE>φD＝φF，B错误；因φC＝φE，故小球在C、E两点的电势能相等，动能相等，速度大小相等，C正确；小球从C点运动到D点的过程中，电势能增加，动能减小，A错误；小球在D、F两点所受的电场力方向相反，D错误。
高三物理学科中的电学知识点总结与应用
高三物理学科中的电学知识点总结与应用电学是高中物理学中的一门重要学科，涉及电荷、电场、电路等内容。
在高三学习阶段，学生需要掌握并应用电学的基本知识点，以应对考试和解决实际问题。
本文将对高三物理学科中的电学知识点进行总结与应用。
一、电荷和电场电荷是物质的一种性质，常用符号为q。
电荷有正负之分，相同电荷之间相互排斥，异号电荷之间相互吸引。
电荷守恒定律指出，在孤立系统中，电荷的总量不变。
电场是电荷周围的物理场，可以描述电荷对周围空间的作用。
电场的方向由正电荷指向负电荷。
电场强度E表示单位正电荷在电场中所受的力，其大小与电荷量q和电场距离r的平方倒数成正比。
在实际应用中，可以利用电场对物体施加的力进行分析和计算，如电场对电荷的做功、电荷在电场中的势能等。
二、电路和电流电路是电流在导体中流动的路径，由电源、导线和电阻器等组成。
电流是电荷在单位时间内通过导体的总量，常用符号为I。
电流的大小与通过导体截面的电荷数量成正比。
在电路中，根据欧姆定律可以计算电阻、电流和电压之间的关系。
欧姆定律表明，电流I等于电压U与电阻R的商，即I=U/R。
基于电流和电路的理论，可以进行电路分析和设计，如串并联电路的计算、电路中的功率计算等。
三、电阻和电功率电阻是导体抵抗电流流动的能力，常用符号为R。
电阻的大小与导体材料、导体长度和导体截面积有关。
电阻越大，导体对电流的阻碍能力越强。
根据功率和电阻的关系，可以计算电路中的电功率。
电功率P表示电流通过电阻时所消耗的能量，可由P=UI或P=I²R计算得出。
其中，U表示电压，I表示电流。
在实际应用中，可以通过计算电功率来评估电路的效率以及电器的耗能情况。
四、电容和电感电容是导体中储存电荷的能力，常用符号为C。
电容的大小与导体间的电压差和导体间的电极距离有关。
电容可用于存储和释放能量，广泛应用于电子器件和电路中。
电感是导体对变化电流的阻抗能力，常用符号为L。
电感的大小与导体的结构和材料有关，具有储存和释放磁能的特性。
2025高考物理步步高同步练习必修3学习笔记专题强化4 电场中的功能关系及图像问题
2025高考物理步步高同步练习必修3学习笔记电场中的功能关系及图像问题[学习目标] 1.会利用功能关系、能量守恒定律分析电场综合问题.2.理解E－x、φ－x、E p－x 图像的意义，并会分析有关问题．一、电场中的功能关系1．合外力做的功等于物体动能的变化量，即W合＝ΔE k.2．静电力做功等于带电体电势能的减少量，即W AB＝E p A－E p B＝－ΔE p.3．只有静电力做功时，带电体电势能与机械能的总量不变，即E p1＋E机1＝E p2＋E机2.例1质量为m的带电小球射入匀强电场后，以方向竖直向上、大小为2g的加速度向下运动，重力加速度为g，在小球下落h的过程中()A．小球的重力势能减少了2mghB．小球的动能增加了2mghC．静电力做负功2mghD．小球的电势能增加了3mgh例2(2021·衡水市桃城区月考)如图所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心O处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点．现有一质量为m、电荷量为－q、套在杆上的带负电小球从A点由静止开始沿杆下滑．已知重力加速度为g，A点距过C点的水平面的竖直高度为3R，小球滑到B点时的速度大小为5gR.(1)求小球滑到C点时的速度大小；(2)若以B点作为零电势点，试确定A点的电势．二、电场中的图像问题1．v－t图像例3 (2021·大庆市让胡路区高二期末)一正电荷在电场中仅受静电力作用，从A 点运动到B 点，速度随时间变化的图像如图所示，t A 、t B 分别对应电荷在A 、B 两点的时刻，则下列说法中正确的是( )A ．A 处的电场强度一定小于B 处的电场强度 B ．A 处的电势一定低于B 处的电势C ．电荷在A 处的电势能一定大于在B 处的电势能D ．从A 到B 的过程中，静电力对电荷做正功 2．φ－x 图像从φ－x 图像上可直接看出电势随位置的变化，可间接求出电场强度E 随x 的变化情况：φ－x 图像切线斜率的绝对值k ＝|ΔφΔx |＝|Ud |，表示E 的大小，电场强度E 的方向为电势降低最快的方向．例4 (2021·杭州二中期中)两点电荷q 1、q 2固定在x 轴上的A 、B 两点，两电荷连线上各点电势φ随x 变化的关系图像如图所示，其中P 点电势最高，且x AP <x PB ，则( )A ．q 1和q 2都是正电荷B ．q 1的电荷量大于q 2的电荷量C ．在A 、B 之间将一负点电荷沿x 轴从P 点左侧移到右侧，电势能先减小后增大D ．一点电荷只在静电力作用下沿x 轴从P 点运动到B 点，加速度逐渐变小 3．E －x 图像(1)E －x 图像中，E 的数值反映电场强度的大小，E 的正负反映电场强度的方向，E 为正表示电场方向为正方向．(2)E －x 图线与x 轴所围的面积表示“两点之间的电势差U ”，电势差的正负由沿电场强度方向电势降低判断．例5 (多选)(2021·南安市高二月考)静电场在x 轴上的电场强度E 随x 变化的关系图像如图所示，x 轴正方向为电场强度正方向，带正电的点电荷沿x 轴运动，则点电荷( )A．在x2和x4处电势能相等B．由x1运动到x3的过程中电势能增大C．由x1运动到x4的过程中静电力先增大后减小D．由x1运动到x4的过程中静电力先减小后增大4．E p－x图像例6在光滑绝缘的水平桌面上有一带电的小球，只在静电力的作用下沿x轴正方向运动，其电势能E p随位移x变化的关系如图所示．下列说法正确的是()A．小球一定带负电荷B．x1处的电场强度一定小于x2处的电场强度C．x1处的电势一定比x2处的电势高D．小球在x1处的动能一定比在x2处的动能大带电粒子在交变电场中的运动[学习目标] 1.学会分析带电粒子在交变电场中的直线运动.2.学会分析带电粒子在交变电场中的曲线运动．一、带电粒子在交变电场中的直线运动1．此类问题中，带电粒子进入电场时初速度为零，或初速度方向与电场方向平行，带电粒子在交变静电力的作用下，做加速、减速交替的直线运动．2．该问题通常用动力学知识分析求解．重点分析各段时间内的加速度、运动性质、每段时间与交变电场的周期T间的关系等．常用v－t图像法来处理此类问题，通过画出粒子的v－t图像，可将粒子复杂的运动过程形象、直观地反映出来，便于求解．例1 (多选)(2021·鹤岗市工农区高二期中)如图甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，两板间距离足够大．当两板间加上如图乙所示的电压后，下列选项图中反映电子速度v 、位移x 和加速度a 三个物理量随时间t 的变化规律可能正确的是( )针对训练1 (多选)(2021·银川一中期中)如图甲所示，两平行金属板水平放置，A 板的电势φA ＝0，B 板的电势φB 随时间t 的变化规律如图乙所示，电子只受静电力的作用，且初速度为零(设两板间距足够大)，则( )A ．若电子是在t ＝0时刻进入板间的，它将一直向B 板运动B ．若电子是在t ＝0时刻进入板间的，它将时而向B 板运动，时而向A 板运动，最后打在B 板上C ．若电子是在t ＝T8时刻进入板间的，它将时而向B 板运动，时而向A 板运动，最后打在B板上D ．若电子是在t ＝T4时刻进入板间的，它将时而向B 板运动，时而向A 板运动，最后不能打到B 板上二、带电粒子在交变电场中的曲线运动带电粒子以一定的初速度垂直于电场方向进入交变电场，粒子做曲线运动．(1)若带电粒子的初速度很大，粒子通过交变电场时所用时间极短，故可认为粒子所受静电力为恒力，粒子在电场中做类平抛运动．(2)若粒子运动时间较长，在初速度方向做匀速直线运动，在垂直初速度方向利用v y －t 图像进行分析：①v y ＝0时，速度方向沿v 0方向．②y 方向位移可用v y －t 图像的面积进行求解．例2 如图甲所示，极板A 、B 间的电压为U 0，极板C 、D 间的间距为d ，荧光屏到C 、D 板右端的距离等于C 、D 板的板长．A 板O 处的放射源连续无初速度地释放质量为m 、电荷量为＋q 的粒子，经电场加速后，沿极板C 、D 的中心线射向荧光屏(荧光屏足够大且与中心线垂直)，当C 、D 板间未加电压时，粒子通过C 、D 板间的时间为t 0；当C 、D 板间加上图乙所示电压(图中电压U 1已知)时，粒子均能从C 、D 板间飞出，不计粒子的重力及粒子间的相互作用．求：(1)C 、D 板的长度L ；(2)粒子从C 、D 两极板间飞出时垂直于极板方向偏移的最大距离； (3)粒子打在荧光屏上区域的长度．针对训练2 (多选)(2021·赤峰市松山区高二月考)如图甲所示，两平行金属板MN 、PQ 的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间做周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向源源不断地射入电场，粒子射入电场时的初动能均为E k0.已知t ＝0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场．不计粒子间的相互作用，则( )A ．所有粒子都不会打到两极板上B ．所有粒子最终都垂直电场方向射出电场C ．运动过程中所有粒子的最大动能不可能超过2E k0D ．只有t ＝n T2(n ＝0，1，2，…)时刻射入电场的粒子才能垂直电场方向射出电场带电粒子在重力场与电场中的运动[学习目标] 1.会应用运动和力、功和能的关系分析带电粒子在复合场中的直线运动问题. 2.会应用运动和力、功和能的关系分析带电粒子在复合场中的类平抛运动问题和圆周运动问题．一、带电粒子在复合场中的直线运动讨论带电粒子在复合场中做直线运动(加速或减速)的方法(1)动力学方法——牛顿运动定律、运动学公式．当带电粒子所受合力为恒力，且与速度方向共线时，粒子做匀变速直线运动，若题目涉及运动时间，优先考虑牛顿运动定律、运动学公式．在重力场和电场叠加场中的匀变速直线运动，亦可以分解为重力方向上、静电力方向上的直线运动来处理．(2)功、能量方法——动能定理、能量守恒定律．若题中已知量和所求量涉及功和能量，那么应优先考虑动能定理、能量守恒定律．例1如图所示，两水平边界M、N之间存在竖直向上的匀强电场．一根轻质绝缘竖直细杆上等间距地固定着A、B、C三个带正电小球，每个小球质量均为m，A、B两球带电荷量均为q、C球带电荷量为2q，相邻小球间的距离均为L.将该细杆从边界M上方某一高度处由静止释放，已知B球进入电场上边界时的速度是A球进入电场上边界时速度的2倍，且B球进入电场后杆立即做匀速直线运动，C球进入电场时A球刚好穿出电场．整个运动过程中杆始终保持竖直状态，重力加速度为g.不计空气阻力．求：(1)匀强电场的电场强度的大小E；(2)A球经过电场上边界时的速度的大小v0；(3)C球经过边界N时的速度的大小．针对训练1(多选)如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()A．所受合力为零B．做匀减速直线运动C．电势能逐渐增加D．机械能逐渐增加二、带电粒子的类平抛运动带电粒子在电场中的类平抛运动的处理方法：1．运动分解的方法：将运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直初速度方向的匀加速直线运动，在这两个方向上分别列运动学方程或牛顿第二定律．2．利用功能关系和动能定理分析(1)功能关系：静电力做功等于电势能的减少量，W电＝E p1－E p2.(2)动能定理：合力做功等于动能的变化，W＝E k2－E k1.例2(2019·全国卷Ⅲ)空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P是电场中的两点．从O 点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B.A不带电，B的电荷量为q(q>0)．A从O点发射时的速度大小为v0，到达P点所用时间为t；B从O点到达P点所用时间为t2.重力加速度为g，求：(1)电场强度的大小；(2)B运动到P点时的动能．针对训练2(多选)(2021·荣成市高二月考)如图所示，有A、B、C三个质量相等，带正电、带负电和不带电的小球，从平行板电场的左侧不同位置以相同的初速度垂直于电场方向进入电场，它们落在同一点，极板平行于水平面，可以判断()A．小球A带正电，小球B不带电B．三个小球在电场中运动的时间相等C．三个小球到达极板时的动能关系为E k A＜E k B＜E k CD．三个小球在电场中运动时的加速度关系为a A＞a B＞a C三、带电粒子在电场(复合场)中的圆周运动1．解决复合场中的圆周运动问题，关键是分析向心力的来源，向心力的来源有可能是重力和静电力的合力，也有可能是单独的静电力．有时可以把复合场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动，找出等效“最高点”和“最低点”． 2．等效最高点和最低点的确定方法在复合场中，任取一点(取题目中的圆心O 点)，在该点处把物块所受重力与静电力合成为等效重力，等效重力所在直线与物块做圆周运动的圆周有两个交点，这两个交点一个是等效最低点，一个是等效最高点，并且等效最低点就是等效重力线箭头所在方向与圆周的交点，另一个就是等效最高点．例3 (2021·六安市高二期中)如图所示，一个竖直放置的半径为R 的光滑绝缘环，置于水平方向的匀强电场中，电场强度为E ，有一质量为m 、电荷量为q 的带正电荷的空心小球套在环上，并且Eq ＝mg .(1)当小球由静止开始从环的顶端A 下滑14圆弧长到位置B 时，小球的速度为多少？环对小球的压力为多大？(2)小球从环的顶端A 滑至底端C 的过程中，小球在何处速度最大？最大速度为多少？。
2023年高考物理一轮复习课件——电场性质的综合应用
√A.点电荷M、N一定为同种电荷 √B.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4∶1
C.把一个检验电荷由x1位置静止释放，其加速度一直减小
D.把一个正检验电荷由x3＝a的位置静止释放，其电势能一直减小
x＝2a 处场强为零且左侧场强向右(正值)、右侧场强向 左(负值)，结合点电荷的场强特征可知，点电荷 M、N 一定为同种电荷，两点电荷在 x＝2a 处的场强大小满 足 k2qa12＝kqa22，解得qq12＝41，A、B 正确； 由题图可知，O点右侧场强先减小再增大，故把一个检验电荷(假设带 正电)由x1位置静止释放，据牛顿第二定律可得qE＝ma，其加速度先 减小再增大，C错误； 把一个正检验电荷由x3＝a的位置静止释放，向右运动过程静电力先 做正功再做负功，其电势能先减小后增大，D错误.
√D.力F做的功及摩擦力对物体A和B做功的代数和等于物体A和B的动能增
量及电势能增量之和
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
力F 没有作用在物体A上，故力F对A不做功，故选 项A错误； 根据动能定理，力F做的功与摩擦力对物体B做的功及库仑力对物体 B做的功之和等于物体B的动能增量，故选项B错误； 由功能关系可得，力F做的功加上摩擦力对物体B做的功等于物体B 的动能增量与B克服库仑力做功之和，故C错误； 根据能量守恒可知：力F做的功及摩擦力对物体A和B做功的代数和 等于物体A和B的动能增量及电势能增量之和，故选项D正确.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2.如图所示，一带电微粒沿与CD平行方向(垂直AD方向)射入倾角为θ的 光滑斜面上，斜面所在区域存在和AD平行的匀强电场，微粒运动轨迹如 图中虚线所示，则 A.若微粒带正电荷，则电场方向一定沿斜面向下 B.微粒从M点运动到N点电势能一定增加
专题强化15 带电粒子在电场中的力电综合问题 2023年高考物理一轮复习(新高考新教材)
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小球动能的增加量为 ΔEk＝12m(2v)2－12mv2＝32mv2，A 错误； 小球在竖直方向上的分运动为匀减速直线运动，到N时竖直方向的速 度为零，则M、N两点之间高度差为h＝2vg2 ，小球重力势能的增加量为 ΔEp＝mgh＝12 mv2，C错误； 静电力对小球做正功，则小球的电势能减少，由能量守恒定律可知，
mdh qφ
.
例5 如图所示，在竖直平面内固定一光滑圆弧轨道AB，轨道半径为R＝ 0.4 m，轨道最高点A与圆心O等高.有一倾角θ＝30°的斜面，斜面底端C点 在圆弧轨道B点正下方、距B点H＝1.5 m.圆弧轨道和斜面均处于场强大小 E＝100 N/C、竖直向下的匀强电场中.现将一个质量为m＝0.02 kg、带电 荷量为＋2×10－3 C的带电小球从A点由静止释放，小球通过B点离开圆弧 轨道沿水平方向飞出，当小球运动到斜面上 D点时速度方向恰与斜面垂直，并刚好与一个以 一定初速度从斜面底端上滑的物块相遇.若物块与 斜面间的动摩擦因数μ＝ 3 ，空气阻力不计，g取
小球向下运动时，静电力做正功，机械能增大，运动到最低点时，
小球的机械能最大，故C正确；
从最高点到最低点的过程中，根据动能定理得
Ek
－
1 2
mv2
＝
(mg
＋
Eq)·2L，解得 Ek＝52(mg＋Eq)L，故 D 正确.
例2 (多选)如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、
电荷量为＋q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面
(2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理 列式的方法常有两种： ①利用初、末状态的能量相等(即E1＝E2)列方程. ②利用某些能量的减少等于另一些能量的增加列方程. (3)两个结论 ①若带电粒子只在静电力作用下运动，其动能和电势能之和保持不变. ②若带电粒子只在重力和静电力作用下运动，其机械能和电势能之和保 持不变.
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练：电场能的性质(解析版)
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练电场能的性质一、选择题3.如图所示,MN是某点电荷Q产生的电场中的一条电场线,一带负电的试探电荷仅在电场力作用下由a点运动到b点,其运动轨迹如图中虚线所示.则下列判断中正确的是( )A.试探电荷有可能从a点静止出发运动到b点B.a点电势一定高于b点电势C.从a到b的过程中,试探电荷的电势能一定越来越大D.若试探电荷运动的加速度越来越大,则Q必为正电荷且位于M端解析:选D 如果从静止开始运动,将沿电场线运动,故选项A错误;因为是负试探电荷,可以判断电场线方向是从M指向N,则表明b点电势高于a点电势,选项B错误;从a到b的过程中电场力做正功,电势能减少,选项C错误;根据孤立点电荷电场分布特点分析,在b点加速度大,意味着距离正电荷Q的位置越来越近,选项D正确.2、图中的虚线a,b,c,d表示匀强电场中的4个等势面.两个带电粒子M,N(重力忽略不计)以平行于等势面的初速度射入电场,运动轨迹分别如图中MPN和NQM所示.已知M是带正电的粒子.则下列说法中正确的是( )A.N一定也带正电B.a点的电势高于b点的电势,a点的电场强度大于b点的电场强度C.带电粒子N的动能减小,电势能增大D.带电粒子N的动能增大,电势能减小解析:选D根据偏转情况得带正电的M粒子向右偏,N粒子向左偏必带负电,选项A错误;该电场是匀强电场,选项B错误;两粒子都是电势能减小,动能增大,选项C错误,D正确.3、如图所示,两个等量异种点电荷分别位于P,Q两点,P,Q两点在同一竖直线上,水平面内有一正三角形ABC,且PQ连线的中点O为三角形ABC的中心,M,N为PQ连线上关于O点对称的两点,则下列说法中正确的是( )A.A,B,C三点的电场强度大小相等但方向不同B.A,B,C三点的电势相等C.M点电场强度小于A点电场强度D.将一正点电荷从N点移到B点,电场力做正功解析:选B等量异种电荷的中垂面上任一点的电场强度方向均与两电荷连线平行,即竖直向下,又由几何关系易知,A,B,C三点与两电荷的距离相等,所以A,B,C三点电场强度大小也相等,故A错;等量异种电荷的中垂面为等势面,故A,B,C,O四点电势相等,B对;根据等量异种双电荷电场线疏密分布情况,连线上M点电场强度大于O点电场强度,而O点电场强度大于A点电场强度,所以M点电场强度大于A点电场强度,C错;连线上O点电势高于N点电势,而O点电势等于B点电势,即B点电势高于N点电势,则正电荷从N点移到B点,电场力做负功,D 错.4、如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图中箭头所示，M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点，OQ连线垂直于MN。
专题13静电场知识的应用-2023年高考物理电场常用模型模拟精练(解析版)
2023年高考物理《静电场》常用物理模型最新模拟题精练专题13静电场知识的应用（解析版）一．选择题1．(2023广东重点高中期末)如图甲是某同学设计的一实验装置，两端开口的空塑料瓶中固定着一根钢锯条和一块金属片，图乙为塑料瓶俯视图。
将钢锯条和金属片分别跟静电起电机的两极相连。
将点燃的蚊香放入塑料瓶内，很快就看见塑料瓶内烟雾缭绕。
摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。
当起电机摇动时，下列说法正确的是（）A．该实验装置演示的是静电除尘现象，烟尘带了正电荷B．锯条附近的电场强度小于在金属片附近的电场强度C．锯条附近的电势高于金属片附近的电势D．电场力对烟尘做正功【参考答案】．D【名师解析】将钢锯条和金属片分别跟静电起电机的两极相连，摇动起电机，使锯条带负电，金属片带正电，它们之间的空气被电离，电子在往金属片运动的过程中，遇到烟尘，使烟尘带负电，最终烟尘被吸附到金属片上，最后在重力的作用下，聚集在金属片底端的瓶子底部，所以该实验装置演示的是静电除尘现象，A错误；根据尖端放电知识可知，锯齿状的铁锯条附件的电场更强一些，所以锯条附近的电场不是匀强电场，B错误；由甲图知，金属片带正电，锯条带负电，所以锯条附近的电势低于金属片附近的电势，C 错误；烟尘带负电，电场力对带负电的烟尘做正功，使得烟尘聚集到金属片上，D正确。
2.（2023天津河西区高二期中）对于书本中几幅插图所涉及的物理现象或原理，下列说法正确的是（）A.甲图中，该女生和带电的金属球带有同种性质的电荷B.乙图为静电除尘装置的示意图，带正电的尘埃被收集在线状电离器B上C.丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了静电屏蔽的原理D.丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了尖端放电的原理【参考答案】A【名师解析】甲图中，带电金属球的多余电荷转移到该女生，该女生和带电金属球带有同种性质的电荷，故A 正确；乙图为静电除尘装置的示意图，带正电的尘埃被收集在带负电的金属板上，故B 错误；丙图中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理，故C 错误；丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣应用了静电屏蔽的原理，故D 错误。
高中物理必修三 第一章 专题强化2 电场力的性质
例3 (2022·佛山市高二期末)如图所示，均匀带正电圆环带电荷量为Q，半 径为R，圆心为O，A、B、C为垂直于圆环平面的中心轴上的三个点，且 BC＝2AO＝2OB＝2R，当在C处放置一点电荷时(不影响圆环的电荷分布 情况，整个装置位于真空中)，B点的电场强度恰好为零，则由此可得A点 的电场强度大小为
二、电场线与带电粒子的运动轨迹
1.带电粒子做曲线运动时，合力指向轨迹曲线的内侧，速度方向沿轨迹 的切线方向. 2.分析思路： (1)由轨迹的弯曲情况结合电场线确定静电力的方向； (2)由静电力和电场线的方向可判断带电粒子所带电荷的正负； (3)由电场线的疏密程度可判断静电力的大小变化，再根据牛顿第二定律 F＝ma可判断带电粒子加速度的大小变化.
答案Байду номын сангаас负电 7.5×104 N/C
由于小球静止时偏向左边，所受电场力水平向左，所以该小球带负电， 对小球，由平衡条件可得qE＝mgtan θ 代入数据解得电场强度E的大小为 E＝7.5×104 N/C
(2)若在某时刻将细线突然剪断，求经过1 s时小球 的速度大小v及方向. 答案 12.5 m/s 方向与竖直方向夹角为37°斜向 左下
(2)若将电场强度减小为原来的 12，小物块由静止沿斜面从A下滑至B点时， 求小物块运动到B点的速度大小.
答案 3gL
若电场强度减小为原来的12，则 E′＝38mqg 由牛顿第二定律mgsin 37°－qE′cos 37°＝ma 可得加速度a＝0.3g 由vB2＝2a·5L 得 vB＝ 3gL.
针对训练2
对称法实际上就是根据某些物理现象、物理规律、物理过程或 对称法 几何图形的对称性进行解题的一种方法.在电场中，当电荷的分
布具有对称性时，应用对称性解题可将复杂问题简化 当一个带电体的体积较大，已不能视为点电荷时，求这个带电 体产生的电场在某处的电场强度时，可用微元法的思想把带电 微元法 体分成很多小块，每块都可以看成点电荷，用点电荷电场叠加 的方法计算
22版：专题强化十四 电场性质的综合应用（步步高）
专题强化十四电场性质的综合应用目标要求 1.学会处理电场中的功能关系.2.能解决电场中各种图象问题，理解图象斜率、面积等表示的物理意义并能解决相关问题．题型一电场中功能关系的综合问题电场中常见的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变．(3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．(4)所有外力对物体所做的总功等于物体动能的变化．例1(多选)(2019·广东中山一中检测)图1中虚线1、2、3、4表示匀强电场的等势面．一带正电的粒子只在电场力的作用下从a点运动到b点，轨迹如图中实线所示．下列说法中正确的是()图1A．等势面1电势最低B．粒子从a运动到b，动能减小C．粒子从a运动到b，电势能减小D．粒子从a运动到b的过程中电势能与动能之和不变答案CD解析电场线与等势面垂直，正电荷所受电场力的方向与场强方向相同，曲线运动所受合力指向曲线的凹侧；带正电的粒子只在电场力的作用下，从a点运动到b点，轨迹如图中实线所示，可画出速度和电场线及受力方向如图所示，则电场力的方向向右，电场线的方向向右，顺着电场线电势降低，等势面1电势最高，故选项A错误；粒子从a运动到b，只受电场力作用，电场力的方向与运动方向成锐角，电场力做正功，粒子的动能增大，电势能减小，故选项B错误，C正确；粒子从a运动到b的过程中，只受电场力作用，粒子的电势能与动能之和不变，故选项D正确．例2 (多选)(2020·江西上饶市高三上学期第一次模拟)A 、B 两物体质量均为m ，其中A 带正电，电荷量为＋q ，B 不带电，通过劲度系数为k 的绝缘竖直轻质弹簧相连放在水平面上，如图2所示，开始时A 、B 都处于静止状态．现在施加竖直向上的匀强电场，电场强度E ＝2mg q，式中g 为重力加速度，若不计空气阻力，不考虑A 物体电荷量的变化，则以下判断正确的是( )图2A ．刚施加电场的瞬间，A 的加速度大小为2gB ．从施加电场开始到B 刚要离开地面的过程中，A 物体速度大小一直增大C ．从施加电场开始到B 刚要离开地面的过程中，A 物体的机械能增加量始终等于A 物体电势能的减少量D ．B 刚要离开地面时，A 的速度大小为2gm k答案 ABD解析 在未施加电场时，A 物体处于平衡状态，当施加电场的瞬间，A 物体受到的合力为A 所受的电场力，故qE ＝ma ，解得a ＝2g ，方向向上，故A 正确；B 刚要离开地面时，地面对B 弹力为0，即F 弹＝mg ，对A 物体Eq ＝mg ＋F 弹，即A 物体所受合力为0，因此从施加电场开始到B 刚要离开地面过程，A 物体做加速度逐渐变小的加速运动，即A 物体速度大小一直增大，故B 正确；从施加电场开始到弹簧恢复原长的过程，A 物体的机械能增加量等于电势能的减少量与弹性势能的减少量之和，从弹簧恢复原长到B 刚要离开地面的过程，A 物体的机械能增加量等于电势能的减少量与弹性势能的增加量之差，故C 错误；当B 刚要离开地面时，此时B 受到弹簧的弹力等于B 的重力，从施加电场到B 离开地面，弹簧的弹力做功为零，A 上升的距离为x ＝2mg k ，根据动能定理可知qEx －mgx ＝12m v 2，解得v ＝2g m k ，故D 正确．1．(电场力和重力做功)如图3所示，竖直固定的光滑绝缘细杆上O 点套有一个电荷量为－q (q >0)的小环，在杆的左侧固定一个电荷量为Q (Q >0)的点电荷，杆上a 、b 两点与Q 正好构成等边三角形，c 是ab 的中点．将小环从O 点无初速度释放，通过a 点的速率为v .若已知ab ＝Oa ＝l ，静电力常量为k ，重力加速度为g .则( )图3A ．在a 点，小环所受弹力大小为kQq l 2B ．在c 点，小环的动能最大C ．在c 点，小环的电势能最大D ．在b 点，小环的速率为v 2＋2gl答案 D解析 在a 点，小环所受的电场力沿aQ 方向，大小为F ＝k Qq l2，水平方向小环受力平衡，所以小环受到向右的弹力大小为F N ＝F sin 60°＝3kQq 2l 2，A 错误；在c 点时，小环水平方向受到电场力和杆的弹力作用，竖直方向受到重力作用，合力竖直向下，小环有竖直向下的加速度，所以在c 点时小环的动能不是最大，B 错误；c 点距离Q 最近，电势最高，带负电的小环在c 点的电势能最小，C 错误；因为a 、b 两点到Q 的距离相等，所以a 、b 两点电势相等，小环从a 点到b 点，电场力做功为0，根据动能定理得mgl ＝12m v b 2－12m v 2，解得v b ＝v 2＋2gl ，D 正确．2.(电场力做功的综合问题)在一个水平面上建立x 轴，在过原点O 垂直于x 轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E ＝6.0×105 N/C ，方向与x 轴正方向相同．在O 点处放一个带电荷量q ＝－5.0×10－8 C ，质量m ＝1.0×10－2 kg 的绝缘物块．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.20，沿x 轴正方向给物块一个初速度v 0＝2.0 m/s ，如图4所示．(g 取10 m/s 2)求：图4(1)物块向右运动的最大距离；(2)物块最终停止的位置．答案(1)0.4 m(2)O点左侧0.2 m处解析(1)设物块向右运动的最大距离为x m，由动能定理得－μmgx m－E|q|x m＝0－12m v02解得x m＝0.4 m.(2)因E|q|>μmg，物块不可能停止在O点右侧，设物块最终停在O点左侧且离O点为x处．由动能定理得E|q|x m－μmg(x m＋x)＝0，解得x＝0.2 m.题型二电场中的图象问题电场中的v－t图象根据v－t图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，可确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化．例3(多选)(2019·安徽黄山市模拟)光滑绝缘水平面上固定两个等量点电荷，它们连线的中垂线上有A、B、C三点，如图5甲所示．一质量m＝1 kg的带正电小物块由A点静止释放，并以此时为计时起点，沿光滑水平面经过B、C两点，其运动过程的v－t图象如图乙所示，其中图线在B点位置时斜率最大，根据图线可以确定()图5A．中垂线上B点电场强度最大B．两点电荷是负电荷C．B点是A、C连线的中点D．U BC>U AB答案AD解析根据v－t图象的斜率表示加速度，知小物块在B点的加速度最大，所受的电场力最大，所以中垂线上B点电场强度最大，故选项A正确；小物块从B到C动能增大，电场力做正功，且小物块带正电，可知两点电荷是正电荷，故选项B错误；中垂线上电场线分布不均匀，不能确定B 点是A 、C 连线的中点，故选项C 错误；小物块从A →B 的过程中，根据动能定理有qU AB ＝12m v B 2－12m v A 2＝12×1×42 J －0＝8 J ，小物块从B →C 的过程中，根据动能定理有qU BC ＝12m v C 2－12m v B 2＝12×1×72 J －12×1×42 J ＝16.5 J ，对比可得U BC >U AB ，故选项D 正确．φ－x 图象1．电场强度的大小等于φ－x 图线的切线斜率的绝对值，如果图线是曲线，电场为非匀强电场；如果图线是倾斜的直线，电场为匀强电场．电场强度为零处φ－x 图线存在极值，其切线的斜率为零．(如图6)图62．在φ－x 图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向，进而可以判断电荷在电场中的受力方向．(如图7)图73．电场中常见的φ－x 图象(1)点电荷的φ－x 图象(取无限远处电势为零)，如图8.图8(2)两个等量异种点电荷连线上的φ－x 图象，如图9.图9(3)两个等量同种点电荷的φ－x 图象，如图10.图10例4 (多选)(2019·山东聊城市二模)两电荷量分别为q 1和q 2的点电荷固定在x 轴上的A 、B 两点，两点电荷连线上各点电势φ随坐标x 变化的关系图象如图11所示，其中P 点电势最高，且x AP <x PB ，则( )图11A ．q 1和q 2都是负电荷B ．q 1的电荷量大于q 2的电荷量C ．在A 、B 之间将一负点电荷沿x 轴从P 点左侧移到右侧，电势能先减小后增大D ．一点电荷只在电场力作用下沿x 轴从P 点运动到B 点，加速度逐渐变小答案 AC解析 由题图知，越靠近两点电荷，电势越低，则q 1和q 2都是负电荷，故A 项正确；φ－x 图象的切线斜率表示电场强度，则P 点场强为零，据场强的叠加知两点电荷在P 处产生的场强等大反向，即k q 1x AP 2＝k q 2x BP 2，又x AP <x PB ，所以q 1的电荷量小于q 2的电荷量，故B 项错误；由题图知，在A 、B 之间沿x 轴从P 点左侧到右侧，电势先增加后减小，则负点电荷的电势能先减小后增大，故C 项正确；φ－x 图象的切线斜率表示电场强度，则沿x 轴从P 点到B点场强逐渐增大；据a ＝qE m可知，点电荷只在电场力作用下沿x 轴从P 点运动到B 点，加速度逐渐增大，故D 项错误．E－x图象1．E－x图象反映了电场强度随位移变化的规律，E>0表示电场强度沿x轴正方向；E<0表示电场强度沿x轴负方向．2．E－x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差(如图12所示)，两点的电势高低根据电场方向判定．在与粒子运动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况．图12例5(多选)(2019·四川综合能力提升卷(三))空间内有一沿x轴分布的电场，其电场强度E 随x变化的图象如图13所示．－x1、x1、x2、x3是x轴上的四个点，图象关于坐标原点O中心对称，下列说法中正确的是()图13A．－x1处的电势比x1处的电势高B．将正电荷由－x1移到x2，电势能先增大后减小C．将一负电荷由－x1处由静止释放，若只受电场力作用，它将在－x1和x1之间往复运动D．负电荷在4个点中位于x2处电势能最大答案BC解析根据题意，电场关于x轴对称分布，作出电场线如图所示．根据沿电场线方向电势降低，则O点电势最高，从图线看出，电场强度关于原点O对称，则x轴上关于O点对称位置的电势相等，则－x1处的电势与x1处的电势相等，故A错误；将正电荷由－x1移到x2，电势能先增大后减小，选项B正确；－x1和x1之间的电场是对称的，将一负电荷由－x1处由静止释放，若只受电场力作用，负电荷先向右做加速运动，经过O点之后做减速运动，到x1处速度减为零，则它将在－x1和x1之间往复运动，选项C正确；4个点中，x3点的电势最低，则负电荷在4个点中位于x3处电势能最大，选项D错误．E p－x图象、E k－x图象1．E p－x图象由E p－E p0＝Fx，得E p＝E p0＋Fx，故E p－x图象的切线斜率表示电场力，纵截距表示初电势能．2．E k－x图象由E k－E k0＝Fx，得E k＝E k0＋Fx，故E k－x图象的切线斜率表示电场力，纵截距表示初动能．例6在x轴上O、P两点分别放置电荷量为q1、q2的点电荷，一个带正电的试探电荷在两电荷连线上的电势能E p随x变化关系如图14所示，其中A、B两点电势能为零，BD段中C 点电势能最大，则()图14A．q1和q2都是正电荷且q1>q2B．B、C间场强方向沿x轴负方向C．C点的电场强度大于A点的电场强度D．将一个负点电荷从B点移到D点，电场力先做负功后做正功答案 B解析由题图知从O到P电势能一直减小，试探电荷带正电，则电势一直降低，两个点电荷必定是异种电荷，故A错误；从B到C，电势能增加，试探电荷带正电，则电势升高，根据沿电场线方向电势降低可知，B、C间电场强度方向沿x轴负方向，故B正确；根据E p－x 图象的切线斜率表示电场力，可知C点场强为零，A点的场强不等于零，则A点的场强大于C点的场强，故C错误；将一个负点电荷从B点移到D点，电势先升高后降低，电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，故D错误．3．(φ－x 图象)(多选)(2020·广东惠州市模拟)某静电场电势φ在x 轴上的分布如图15所示，由图可知，下列说法中正确的是( )图15A ．x 1和x 2处电场强度相同B ．x 1处电场强度比x 2处大C ．－x 2到x 2之间有三处场强为零D ．负电荷从x 1移动到x 2，电势能减小答案 BC解析 φ－x 图象的切线斜率k ＝ΔφΔx＝E ，x 1处比x 2处切线斜率大，故x 1处场强比x 2处大，A 错误，B 正确；－x 2到x 2之间有三处切线斜率为零，所以－x 2到x 2之间有三处场强为零，C 正确；根据电势能公式E p ＝φq ，负电荷在电势低的地方电势能大，所以负电荷从x 1移动到x 2，电势降低，电势能增大，D 错误．4．(E －x 图象)(多选)(2019·河北张家口市调研)某静电场在x 轴上的场强E 随x 的变化关系如图16所示，x 轴正方向为场强正方向，一个带正电的点电荷只在电场力的作用下沿x 轴运动，x 1、x 2、x 3、x 4四点间隔相等，则( )图16A ．点电荷在x 2和x 4处电势能相等B ．点电荷由x 1运动到x 3的过程中电势能减小C ．x 1、x 2两点之间的电势差小于x 3、x 4两点之间的电势差D ．点电荷由x 1运动到x 4的过程中电场力先减小后增大答案 BC解析 由x 轴上的场强E 随x 的变化关系可知图线与x 轴所围图形的面积表示电势差，所以点电荷在x 2和x 4处电势能不相等，故A 错误；点电荷由x 1运动到x 3的过程中电场力做正功，电势能减小，故B 正确；由x 轴上的场强E 随x 的变化关系可知图线与x 轴所围图形的面积表示电势差，x 1、x 2两点之间的电势差小于x 3、x 4两点之间的电势差，故C 正确；点电荷由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小，故D错误．5．(E k－x图象)(多选)(2020·广东中山纪念中学模拟)如图17甲所示，a、b是点电荷电场中同一电场线上的两点，一个带电粒子在a点由静止释放，仅在电场力作用下从a点向b点运动，粒子的动能与位移之间的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是()图17A．带电粒子与场源电荷带异种电荷B．a点电势比b点电势高C．a点场强比b点场强大D．带电粒子在a点的电势能比在b点电势能大答案CD解析粒子从a点向b点运动，E k－x图象的切线斜率在减小，根据动能定理，则有qEx＝E k，电场强度减小，因此a点更靠近场源电荷，则a点场强比b点场强大，若场源电荷是正电荷，则粒子带正电；若场源电荷是负电荷，则粒子带负电，它们是同种电荷，故A错误，C正确；由于不能确定场源电荷的性质，所以也不能确定电场线的方向，不能确定a点电势与b点电势的高低，故B错误；带电粒子仅在电场力作用下从a点运动到b点，电场力做正功，电势能减小，所以带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，故D正确．。
全国乙卷01-2024年高考物理高频考点靶向冲刺强化训练(三大题型+提升模拟)
全国乙卷01-2024年高考物理高频考点靶向冲刺强化训练（三大题型+提升模拟）一、单选题 (共7题)第(1)题如图所示，加速电场的两极板P、Q竖直放置，间距为d，电压为。
偏转电场的两极板M、N水平放置，两极板长度及间距均为L，电压为。
P、Q极板分别有小孔A、B，AB连线与偏转电场中心线BC共线。
质量为m、电荷量为q的正离子从小孔A无初速度进入加速电场，经过偏转电场，到达探测器（探测器可上下移动）。
整个装置处于真空环境，且不计离子重力。
下列说法正确的是（）A．离子在加速电场中运动时间为B．离子在M、N板间运动时间为C．离子到达探测器的最大动能为D．为保证离子不打在M、N极板上，与应满足的关系为第(2)题如图所示为我国航天员在天宫授课时的情形，航天员授课时处于悬浮状态，下列判断正确的是（ ）A．航天员受到的重力近似为零，与他在太空舱中受到的空气浮力平衡B．由于太空舱内的失重环境，加速度为零C．航天员随太空舱做匀速圆周运动所需要的向心力等于其所受万有引力D．航天员出舱后若脱离飞船将会做匀速直线运动第(3)题如图所示，一倾斜的圆筒绕固定轴以恒定的角速度转动，圆筒的半径。
筒壁内有一小物体与圆筒始终保持相对静止，小物体与圆筒间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），转动轴与水平面间的夹角为，重力加速度取，则的最小值是（ ）A．1rad/s B．C．D．第(4)题如图所示，长方体物块静止在水平地面上，表面光滑的球在竖直墙壁和物块间处于静止状态。
现将物块缓慢向右移动一小段距离，若物块仍然保持静止，则移动物块后（ ）A．球对物块的压力不变B．球对墙壁的压力减小C．地面对物块的摩擦力增大D．地面对物块的支持力减小第(5)题在金属球壳的球心有一个负点电荷，球壳内外的电场线分布如图所示，下列说法正确的是（ ）A．K点的电场强度比L点的大B．球壳内表面带负电，外表面带正电C．试探电荷＋q在M点的电势能比在N点的大D．试探电荷＋q沿电场线从M点运动到N点，电场力做负功第(6)题如图所示，电子在电场中从a点运动到b点，实线为电场线，虚线为电子的运动轨迹，请判断下列说法正确的是（ ）A．a点的电势低于b点的电势B．电子在a点的加速度大于在b点的加速度C．电子在a点的速度大于在b点的速度D．电子在a点的电势能大于在b点的电势能第(7)题随着国家“双碳”计划的推进，单相发电机得到更为广泛的应用。
静电力的性质(核心考点精讲精练)(原卷版)—备战2025年高考物理一轮复习(新高考通用)
静电力的性质1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计选择题等量异种电荷电场分布2024浙江卷、2024北京卷选择题等量同种电荷电场分布2024海南卷、河北卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】高考对电场力性质的考查非常频繁，大多在选择题中出现，题目难度各省份大多不是太难，主要围绕着电场线展开考查有关电场力的性质。
【备考策略】1.和掌握库仑定律，并会用库仑定律处理有关带电体的平衡和加速问题。
2.理解和掌握电场强度的概念，并会求解有关电场强度的叠加问题。
3.理解和掌握电场线的特点，并会根据其特点处理有关问题。
【命题预测】重点关注特殊电场的电场线的分布特点。
一、点电荷 电荷守恒定律1．点电荷有一定的电荷量，忽略形状和大小的一种理想化模型。
2．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变。
(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。
(3)带电实质：物体带电的实质是得失电子。
二、库仑定律1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比。
作用力的方向在它们的连线上。
2．表达式：F ＝k q 1q 2r 2，式中k ＝9．0×109 N·m 2/C 2，叫作静电力常量。
3．适用条件：(1)真空中；(2)点电荷。
三、电场强度 点电荷的电场1．定义：放入电场中某点的电荷受到的静电力F 与它的电荷量q 的比值。
2．定义式：E ＝Fq。
单位为N/C 或V/m 。
3．点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度，E ＝kQr 2。
4．方向：规定正电荷在电场中某点所受静电力的方向为该点的电场强度方向。
5．电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，遵从平行四边形定则。
四、电场线1．定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的大小及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场强度的大小。
高考物理母题解读(七)静电场母题11电场知识的应用
高考母题解读高考题千变万化，但万变不离其宗。
千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。
研究高考母题，掌握母题解法规律，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。
母题11、电场知识的应用【解法归纳】电场知识在实际中的应用主要有：静电的应用（静电除尘、静电复印、静电喷漆、避雷针等）、电容式传感器的应用、示波管等。
典例：（2012·浙江理综）为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示。
当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生的周期T=2πLC错误!未找到引用源。
的振荡电流。
当罐中液面上升时（）A.电容器的电容减小B.电容器的电容增大C.LC回路的振荡频率减小D.LC回路的振荡频率增大3．（2012年4月上海虹口二模）处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，利用此原理可以进行静电除尘。
如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。
转动手摇起电机，蚊香放出的烟雾会被电极吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。
关于这个现象，下列说法中正确的是 （ ）（A ）烟尘因为带正电而被吸附到缝被针上 （B ）同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小 （C ）同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大 （D ）同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电量不变，离铝板越近则加速度越大4（2011广东理综第21题.）图8为静电除尘器除尘机理的示意图。
尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。
下列表述正确的是 A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.电场方向由集尘极指向放电极C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 【解析】：由于集尘机与电源正极相连，到达集尘极的尘埃带负电荷，电场方向由集尘极指向放电极，带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相反，由F=qE 可知，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，选项BD 正确AC 错误。
新高考备战2024年高考物理抢分秘籍10电场中的功能关系和图像问题教师届
秘籍10电场中的功能关系和（φ-x、Ep-x、E-x）图像问题一、电场中的功能关系1.求电场力做功的方法：(1)定义式:W AB=Flcosα=qElcosα(适用于匀强电场)。
(2)电势的变化:W AB=qU AB=q(φA-φB)。
(3)动能定理:W电+W其他=ΔEk。
(4)电势能的变化:W AB=-ΔEp=Ep A-Ep B。
2.电场中的功能关系(1)若只有电场力做功,则电势能与动能之和保持不变.(2)若只有电场力和重力做功,则电势能、重力势能、动能之和保持不变.(3)除重力、弹力外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的增量.(4)所有外力对物体所做的总功等于物体动能的变化.二、几种常见的图像及性质特点1、vt图象根据vt图象中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化，确定电场的方向、电势高低及电势能变化2、φ-x图像（1）电场强度的大小等于φ-x图线的斜率的绝对值,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零。
（2）在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。
（3）在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用W AB=qU AB,进而分析W AB的正负,然后作出判断。
3、Ep-x图像（1）根据电势能的变化可以判断电场力做功的正负,电势能减少,电场力做正功:电势能增加,电场力做负功。
（2）根据ΔE p =-W=-Fx ,图像E p -x 斜率的绝对值表示电场力的大小。
3、E-x 图像（1）E -x 图像反映了电场强度随位移变化的规律,E>0表示电场强度沿x 轴正方向;E<0表示电场强度沿x 轴负方向。
（2）在给定了电场的E -x 图像后,可以由图线确定电场强度的变化情况,电势的变化情况,E -x 图线与x 轴所围图形“面积”表示电势差,两点的电势高低根据电场方向判定。
在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练：电场强度的叠加问题(解析版)
2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练电场强度的叠加问题一、选择题1、MN 为足够大的不带电的金属板，在其右侧距离为d 的位置放一个电荷量为＋q 的点电荷O ，金属板右侧空间的电场分布如图甲所示，P 是金属板表面上与点电荷O 距离为r 的一点．几位同学想求出P 点的电场强度大小，但发现问题很难，经过研究，他们发现图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的．图乙中是两等量异号点电荷的电场线分布，其电荷量的大小均为q ，它们之间的距离为2d ，虚线是两点电荷连线的中垂线．由此他们分别对图甲P 点的电场强度方向和大小做出以下判断，其中正确的是( )A ．方向沿P 点和点电荷的连线向左，大小为2kqd r3B ．方向沿P 点和点电荷的连线向左，大小为2kq r 2－d 2r3C ．方向垂直于金属板向左，大小为2kqdr3D ．方向垂直于金属板向左，大小为2kq r 2－d 2r3解析：选C 据题意，从题图乙可以看出，P 点电场方向为水平向左；由题图乙可知，正、负电荷在P 点电场的叠加，其大小为E ＝2k qr2cosθ＝2k q r 2·d r ＝2k qdr3，故选项C 正确．2、均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场．如图所示，在半球面AB 上均匀分布着正电荷，总电荷量为q ，球面半径为R ，CD 为通过半球顶点与球心O 的轴线，在轴线上有M 、N 两点，OM ＝ON ＝2R .已知M 点的场强大小为E ，则N 点的场强大小为( )A.kq 2R 2－EB.kq 4R2 C.kq 4R 2－E D.kq 4R2＋E 解析：选A 若将带电荷量为2q 的完整球面的球心放在O 处，均匀带电的球面在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场，则在M 、N 点所产生的场强大小为E 1＝k ·2q 2R 2＝kq2R 2，由题意知左半球面在M 点产生的场强大小为E ，若只有右半球面，右半球面在N 点产生的场强大小也为E ，则N 点的场强大小为E 2＝kq2R2－E ，故选A.3、如图甲、乙所示，两个带电荷量均为q 的点电荷分别位于带电荷量线密度相同、半径相同的半圆环和34圆环的圆心，环的粗细可忽略不计．若图甲中环对圆心点电荷的库仑力大小为F ，则图乙中环对圆心点电荷的库仑力大小为( )A.32FB.12FC.22FD.32F 解析：选C 由题图甲中均匀带电半圆环对圆心点电荷的库仑力大小为F ，可以得出14圆环对圆心点电荷的库仑力大小为22F .将题图乙中的均匀带电34圆环分成三个14圆环，关于圆心对称的两个14圆环对圆心点电荷的库仑力的合力为零，因此题图乙中的34圆环对圆心点电荷的库仑力大小为22F，C正确．4、(多选)真空中有两点电荷q1、q2分别位于直角三角形的顶点C和顶点B上，D为斜边AB的中点，∠ABC＝30°，如图所示，已知A点电场强度的方向垂直AB向下，则下列说法正确的是( )A．q1带正电，q2带负电B．D点电势高于A点电势C．q1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的二倍D．q1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的一半解析：选AD A点电场强度的方向垂直AB向下，E A为A点的合场强，将E A分解到AC和AB方向如图所示，可知点电荷q1的电场强度方向由C指向A，则q1带正电，点电荷q2的电场强度方向由A指向B，则q2带负电，故A正确；由于A、D两点到q 1的距离是相等的，D 距离q 2更近，沿着电场线方向，电势逐渐降低，则D 点电势低于A 点电势，故B 错误；从图中可知设AB ＝2L ，则AC ＝AB sin 30°＝L ，从场强分解的图中可知E 2∶E 1＝sin 30°，即E 1＝2E 2，又E 1＝kq 1L 2，E 2＝kq 22L2，可得q 2＝2q 1，故C 错误，D 正确．5、(多选)如图所示，正六边形ABCDEF 的B 、D 两点各固定一个带正电、电荷量为 ＋q 的点电荷，F 点固定一个带负电、电荷量为－q 的点电荷，O 为正六边形的几何中心．则下列说法正确的是( )A ．O 点场强为0B ．C 点场强方向沿FC 方向 C ．电子在A 点电势能比在O 点小D ．OA 两点间电势差和OE 两点间电势差相等解析：选BD 根据点电荷的场强公式E ＝kqr2可知，三个点电荷在O 点产生的场强大小相等，合场强沿OF 方向，故A 错误；B 点和D 点两个正点电荷在C 点产生的合场强沿FC 方向，F 点的负点电荷在C 点产生的场强沿CF 方向，但距离较大，则C 点处合场强沿FC 方向，故B 正确；电子沿OA 运动时，OA 是BF 的中垂线，BF 两点放了等量异种电荷，所以这两个点电荷对电子作用力的合力方向垂直AO ，对电子不做功，D 处的电荷是正点电荷，对电子的作用力是引力，对电子做负功，所以三个电荷对电子做负功，则电子的电势能增大，电子在A 点电势能比在O 点大，故C 错误；根据对称性可知，电荷从O 点移到A 点、从O 点移到E ，电场力做功相同，所以OA 两点间电势差和OE 两点间电势差相等，故D 正确．6、(多选)已知均匀带电球体在其外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，而均匀带电球売在其内部任意一点形成的电场强度为零．如图所示，现有一半径为R 、电荷量为Q 的均匀带正电绝缘球体，M 、N 为一条直径上距圆心O 为12R 的两点，静电力常量为k ，则( )A ．M 、N 点的电场强度方向相同B ．M 、N 点的电场强度大小均为kQ2R2C ．M 、N 点的电场强度大小均为kQ8R2D ．M 、N 点的电势小于O 点的电势解析：选BD 根据均匀带电球壳在其内部任意一点形成的电场强度为零，知M 点的场强等于以O 圆心、半径为12R 的均匀球体在M 点产生的场强，这个球体之外的球壳在M 点产生的场强为零，这个球体所带电荷量为q ＝43πR 2343πR 3Q ＝Q 8，M 点的电场强度大小为E M ＝kqR 22＝kQ 2R 2，方向向左；根据对称性知N 点的电场强度大小也为kQ2R2，方向向右；O 点的场强为零，则MO 间场强方向向左，NO 间场强方向向右，所以M 、N 点的电势低于O 点的电势，故B 、D 正确，A 、C 错误． 7．(多选)如图所示，半径为R 的绝缘闭合球壳，O 为球壳的球心，球壳上均匀分布着正电荷，已知均匀带电的球壳在其内部激发的场强处处为零．现在球壳表面A 处取下一面积足够小、带电荷量为q 的曲面将其沿OA 连线延长线向上移动至B 点，且AB ＝R ，若球壳的其他部分的带电荷量与电荷分布保持不变，下列说法中正确的是( )A．把另一带正电的试探电荷从A点处移动到O点过程中系统电势能减少B．球壳剩余部分的电荷在球壳内部激发的电场的电场线由A点的对称点C点沿直线指向球壳内表面各点C．球壳内部电场的电场线由球壳各点沿曲线指向A点D．球心O点场强的大小为k 3q4R2解析：选CD 球壳表面A点处取一下面积足够小的带电荷量为q的曲面，相当于在球壳表面点A处放入等电荷密度、等面积的带负电荷的曲面，故球壳剩余部分的电荷在球壳内部激发的电场可以看作是两部分电荷电场的叠加，一部分是原球壳上均匀地分布的正电荷在内部激发的电场，处处为零；另一部分是球壳上位于A处的等量负点电荷激发的电场，故球壳剩余部分的电荷在球壳内部激发的电场就等同于只有一个负点电荷激发的电场，如图(a)所示，故B错误；同理，空间所有电荷在球壳内部激发的电场相当于两个等量异种电荷产生的电场，如图(b)所示，故A错误，C、D正确．8．如图所示，在点电荷－q 的电场中，放着一块带有一定电荷量、电荷均匀分布的绝缘矩形薄板，MN 为其对称轴，O 点为几何中心．点电荷－q 与a 、O 、b 之间的距离分别为d 、2d 、3d .已知图中a 点的电场强度为零，则带电薄板在图中b 点产生的电场强度的大小和方向分别为( )A.kq d 2，水平向右B.kqd 2，水平向左 C.kq d 2＋kq9d 2，水平向右 D.kq9d2，水平向右 解析：选A 薄板在a 点的场强与点电荷－q 在a 点的场强等大反向，故大小为E a ＝E 点＝kqd2，方向水平向左，由对称性可知，薄板在b 点的场强大小E b ＝E a ＝kq d2，方向水平向右，选项A 正确．9、如图所示，M 、N 为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P 点放一静止的点电荷q (负电荷)，不计重力，下列说法中正确的是( )A ．点电荷在从P 到O 的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B ．点电荷在从P 到O 的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C ．点电荷运动在O 点时加速度为零，速度达最大值D ．点电荷越过O 点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零解析：选C 由等量同种电荷周围的电场线的分布可知，O 点场强为零，从O 点沿着中垂线向无穷远处延伸，场强先增大后减小，所以点电荷在从P 到O 的过程中，加速度可能先增大后减小，选项A 、B 错；但负电荷所受M 、N 点点电荷库仑力的合力方向竖直向下，到O 点一直加速，选项C 对；同理点电荷越过O 点后，速度越来越小，但加速度先增大后减小，选项D 错．10、已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同．如图所示，半径为R 的球体上均匀分布着电荷量为Q 的电荷，在过球心O 的直线上有A 、B 两个点，O 和B 、B 和A 间的距离均为R .现以OB 为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k ，球的体积公式为V ＝43πr 3，则A 点处场强的大小为( )A.5kQ 36R 2B.7kQ 36R2 C .7kQ 32R 2 D .3kQ16R2 解析：选 B 把球形空腔补全，掌握均匀带电球体在A 处产生的电场强度为E 1＝k Q4R 2，把球形空腔看作均匀带电体，在A 处产生的电场强度为E 2＝k Q18R 2，根据叠加原理可知，图示的带电体在A 处产生的电场强度大小为E ＝E 1－E 2＝7kQ36R2，故B 选项正确．11、如图所示，有一带电荷量为＋q 的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d ，此点电荷到带电薄板的垂线通过板的圆心．若图中a 点处的电场强度为零，则图中b 点处的电场强度大小是( )A ．k q 9d 2＋k q d 2B ．k q 9d 2－k q d2C ．0D ．k q d2解析：选A 点电荷在a 点产生的场强大小E ＝k qd2，方向向左，由题意，带电薄板在a 点产生的场强大小E ＝k q d2，方向向右．根据对称性，带电薄板在b 点产生的场强大小E ＝k qd 2，方向向左，点电荷在b 点产生的场强大小E ＝k q9d2，方向向左，根据场强的叠加原理，可知A 正确．二、非选择题12、如图所示，长l＝1m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角θ＝37°。
练习13电场图像问题-2021年高考物理三轮复习高频考点强化练习(解析版)
m 答案 BD
解析 小球的机械能变化是由电场力做功引起的，由题图乙可知，从 O 到 x1 机械能在减小，即电场力做负
d 值等于场强大小，可以看出 M 点的场强大小大于 N 点的场强大小，斜率都为正值，说明 M、N 点的电场方 向相同，故 B 正确； 根据顺着电场线方向电势降低，可知电场线的方向从 N 指向 M，正电荷在 x 轴上 M、 N 之间所受的电场力始终由 N 指向 M，正电荷做单向直线运动，故 C 错误；负电荷沿 x 轴从 M 移到 N 的过 程中，电场力方向从 M 指向 N，电场力方向与位移相同，电场力一直做正功，故 D 正确。 12.如图所示，空间中存在沿 x 轴的静电场，其电势φ沿 x 轴的分布如图所示，x1、x2、x3、x4 是 x 轴上的四个 点，质量为 m、带电量为－q 的粒子(不计重力)，以初速度 v0 从 O 点沿 x 轴正方向进入电场，在粒子沿 x 轴 运动的过程中，下列说法正确的是( )
距离为 d，a、c 两点的电场强度大小均为 E0，则下列说法中正确的是( )
A．φb＞φa＝φc＞φO B．φO＞φa＞φb＞φc C．将质子从 a 点移到 c 点，电场力做功大于|eE0d|
D．将质子从 a 点移到 c 点，质子的电势能增加 答案 BC 解析 在 E－x 图象中，图象与 x 轴所围面积表示电势差，由图可以看出 x 轴上 Oc 段与图线所围面积大于 ac 段与图线所围面积，ac 段与图线所围面积大于 bc 段与图线所围面积，即 UOc＞Uac＞Ubc＞0，所以φO＞φa ＞φb＞φc，故 B 正确，A 错误；ac 段与图线所围面积大于 E0d，即 Uac＞E0d，所以将质子从 a 点移到 c 点， 电场力做功大于|eE0d|，故 C 正确；将质子从 a 点移到 c 点，电场力做正功，质子的电势能减少，D 错误． 6、(多选)静电场在 x 轴上的电场强度 E 随 x 的变化关系如图 6212 所示，x 轴正向为电场强度正方向，带 正电的点电荷沿 x 轴运动，则点电荷( )
2025版高考物理一轮总复习第9章静电场专题强化10电场中功能关系及图像问题
►考向1 电场中的能量守恒 (多选)如图所示，三条平行且等间距的虚线表示电场中的三
个等势面，其电势分别为10 V、20 V、30 V。实线是一带电的粒子(不计 重力)在该区域内运动的轨迹，a、b、c为轨迹上的三点，已知带电粒子 带电荷量为0.01 C，在a点处的动能为0.5 J，则该带电粒子( AD )
(4) 2v2－4gL
【跟踪训练】
(电场中的功能关系)(多选)如图所示，倾角为37°
的绝缘粗糙斜面固定在水平面上，斜面上方有平行斜面向
上的匀强电场。一质量为m＝1 kg的带正电小物块(视为质
点)自斜面底端以v0＝6 m/s的初速度沿斜面向上运动，加速度大小为3 m/s2，方向沿斜面向下，小物块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10
专题强化十 电场中功能关系及图像问题
核心考点·重点突破
1 电场中功能关系的综合问题 1．电场力做功的求解方法
(能力考点·深度研析)
由公式W＝Flcos α计算 由WAB＝qUAB计算
由电势能的变化计算 由动能定理计算
只适用于匀强电场，可变形为W＝Eqlcos α 适用于任何电场 WAB＝EpA－EpB
►考向3 φ－x图像
(1) 电 场 强 度 的 大 小 等 于 φ － x 图 线 切 线 的 斜 率 大 小 ， 电 场 强 度 为 0 处，φ－x图线存在极值，其切线的斜率为0。
(2)在φ－x图像中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小 关系确定电场强度的方向。
(3)在φ－x图像中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB， 进而分析WAB的正负，然后作出判断。
►考向2 电场中功能关系与力学知识的综合应用
[解析] (1)根据库仑定律以及力的合成法则可得，小球经过 B 点时
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考点强化练高考物理电场知识的应用1.下列关于电容器的叙述正确的是()A.电容器是储存电荷和电能的容器,只有带电的容器才称为电容器B.任何两个彼此绝缘而又互相靠近的带电导体,都能组成电容器,跟这两个导体是否带电有关C.电容器所带的电荷量是指两个极板所带电荷量的绝对值D.电容器充电过程,是将电能转变成电容器的电场能并储存起来;电容器放电的过程,是将电容器储存的电场能转化为其他形式的能2.某一电容器所带电荷量和两端电势差之间的关系图象如图所示,则下列判断正确的是()A.电容器的电容为200 FB.电容器的电容为2×10-3 FC.当电容器两端电势差降低时,电容器的电容增大D.当电容器两端电势差从40 V降低到36 V的过程中,电容器释放出来的电荷量为0.02 C3.如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,到达B板的速度为v,保持两板间电压不变,则()A.当减小两板间的距离时,速度v增大B.当减小两板间的距离时,速度v减小C.当减小两板间的距离时,速度v不变D.当减小两板间的距离时,电子在两板间运动的时间变长4.(2018浙江温州选考适应性联考)工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度,通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。
其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板,上下位置均固定,且分别接在恒压直流电源的两极上。
当流水线上通过的产品厚度增大时,下列说法正确的是()A.A、B平行板电容器的电容减小B.A、B两板间的电场强度增大C.A、B两板上的电荷量变小D.有电流从b向a流过灵敏电流计5.(2018浙江嘉兴期末)某电容器充电后的电压为8 V,然后利用传感器得到放电时电路中电流随时间变化的I-t曲线(如图)。
则放电过程中()A.电容器储存的电能不变B.电路中的电流不变C.电容器两极板间的电压不变D.电容器的电容不变6.(2018浙江台州书生中学月考)如图所示是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路,开关S闭合。
一带电液滴悬浮在两板间P点不动,下列说法正确的是()A.带电液滴可能带正电B.增大两极板间距离的过程中,电阻R中有从b到a的电流C.断开S,减小两极板正对面积的过程中,液滴将加速下降D.断开S,减小两极板距离的过程中,液滴静止不动7.(2018浙江温州十五校期末)喷墨打印机的简化模型如图所示,重力可忽略的墨汁微滴,经带电室带负电后,以速度v垂直匀强电场飞入极板间,最终打在纸上,关于微粒的运动下列说法不正确的是()A.若增大两极板间的电场,微粒仍会到达纸上同一位置B.运动速度先逐渐增大,再保持不变C.运动时间与电场强度大小无关D.运动轨迹与所带电荷量有关8.如图所示,氕核H)、氘核H)和氚核H)同时从静止开始,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后打在同一荧光屏幕上,不计重力,则它们()A.在偏转电场中运动的加速度相同B.同时打到荧光屏幕上C.到达屏幕时的速度相同D.能到达屏幕上同一点9.下列与静电屏蔽无关的是()A.避雷针的顶端做的很尖细B.用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟,而鸟安然无恙C.超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成D.电视闭路线芯外常包有一层金属网10.如图所示,一带电粒子以速度v垂直于场强方向沿上板边缘射入匀强电场,刚好贴下边缘飞出,已知产生场强的金属板长为L,如果带电粒子的速度为2v时,当它的竖直位移等于板间距d时,它的水平射程x为()A.1.5LB.2LC.2.5LD.3L11.如图所示,P是一个带电体,将原来不带电的导体球Q放入P激发的电场中并接地,a,b,c,d是电场中的四个点。
则静电平衡后()A.导体Q仍不带电B.a点的电势高于b点的电势C.检验电荷在a点所受电场力等于b点所受电场力D.带正电的检验电荷在c点的电势能大于d点的电势能12.将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不和球壁接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近,如图所示。
下列说法正确的有()A.A往左偏离竖直方向,B往右偏离竖直方向B.A的位置不变,B往右偏离竖直方向C.A往左偏离竖直方向,B的位置不变D.A和B的位置都不变13.(2018浙江杭州预测)如图所示为汤姆孙发现电子的气体放电管示意图,其中AB之间为加速电场,D1D2之间可加偏转电场,某次实验中发现电子打在荧光屏的P3位置,则下列说法正确的是()A.打在P3位置,说明偏转电极D1接的是低电势B.要想让电子在荧光屏上的位置从P3靠近P1,则可以增强加速电场或增强偏转电场C.在加速电场中加速的电子电势能增加D.在偏转电场中偏转的电子其电势能减少14.如图所示,一根光滑绝缘细杆与水平面成α=30°的角倾斜固定。
细杆的一部分处在电场强度方向水平向右的匀强电场中,电场强度E=2×104 N/C。
在细杆上套有一个带电荷量为q=-1.73×10-5 C、质量为m=3×10-2 kg的小球。
现使小球从细杆的顶端A由静止开始沿杆滑下,并从B点进入电场,小球在电场中滑至最远处的C点。
已知AB间距离x1=0.4 m,g取10 m/s2。
求:(1)小球在B点的速度v B;(2)小球进入电场后滑行的最大距离x2;(3)小球从A点滑至C点的时间。
15.如图甲所示,热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计,电子发射装置的加速电压为U0,电容器板长和板间距离均为L=10 cm,下极板接地,电容器右端到荧光屏的距离也是L=10 cm,在电容器两极板间接一交变电压,上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示。
已知每个电子穿过平行板的时间都极短,可以认为电压是不变的,求:甲乙(1)在t=0.06 s时刻,电子打在荧光屏上的何处。
(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长?考点强化练20电场知识的应用1.D电容器是储存电荷的容器,不论是否带电都称为电容器,所以选项A、选项B错误;电容器所带电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值,所以选项C错误;电容器的充电过程是将由电源获得的电能转化为电场能的过程,放电过程是将电场能转化为其他形式的能的过程,所以选项D正确。
2.D根据电容的定义式C=可知图线的斜率即为电容大小,C= F=5×10-3 F,选项A、选项B都错;电容器的电容与电容器两端电势差和电容器所带电荷量无关,所以选项C错;根据C=可得,ΔQ=C·ΔU=0.02 C,选项D正确。
3.C由动能定理得eU=mv2,当改变两极板间的距离时,U不变,v就不变,故选项A、选项B错误,选项C正确;电子在极板间做初速度为零的匀加速直线运动,,即t=,当d减小时,v不变,电子在两极板间运动的时间变短,故选项D错误。
4.D平行板电容器的电容C=,产品厚度增大时,相当于增大介电常数,电容器的电容增大,A错误;两极间电场强度E=,电压和极板间间距都没有变化,电场强度也不变,B错误;两极上的电荷量Q=UC,电压不变,电容变大,则电荷量变大,C错误;电荷量变大,电容器要充电,电流从正极流向负极,从b向a流过灵敏电流计,D正确。
5.D电容器放电,则电容器储存的电能逐渐减小,选项A错误;由题图可知,电路中的电流逐渐减小,选项B错误;根据Q=CU可知,电容器两极板间的电压逐渐减小,选项C错误;电容器的电容由电容器本身决定,则电容保持不变,选项D正确。
6.D带电量为q的微粒静止不动,所受的电场力与重力平衡,则知电场力向上,而电场强度方向向下,所以微粒带的是负电,故A错误;增大电容器两极板间距离,根据电容的决定式C=可知电容C减小,U不变,由C=可知Q减小,电容器放电,则R中有从a流向b的电流,故B错误;断开S,极板上所带电量不变;减小两极板正对面积的过程中,根据电容的决定式C=可知电容减小,由C=分析可知U增大,由E=可知,E增大,电场力大于重力,所以液滴将加速向上运动。
故C错误;断开S,极板上所带电量不变,E=,减小两极板间距过程中,E保持不变,所以液滴静止仍然不动,故D正确。
7.A若增大两极板间的电场,水平运动不变,运动时间不变,微粒在垂直于板方向所受的电场力变大,则微粒偏转距离变大,不会到达纸上同一位置,选项A错误;微粒在电场中水平速度不变,竖直速度变大,则运动速度逐渐增大,出离电场后保持不变,选项B正确;微粒在水平方向做匀速运动,则运动时间t=,运动时间与电场强度大小无关,选项C正确;粒子的偏转量y=at2=,则运动轨迹与所带电荷量有关,选项D正确,故选A。
8.D在偏转电场中运动的加速度a=,加速度的大小取决于比荷,A错误;打到荧光屏幕上的时间:t=t加+t偏,且t加=,t偏==L',则:t=+L',与比荷有关,B错误;由动能定理:qU1+qU2=mv2,解得:v=,到达屏幕时的速度不同,C错误;偏转距离:y=at2=,与比荷无关,能到达屏幕上同一点,D正确。
9.A避雷针利用尖端放电原理,与静电屏蔽无关,A正确;静电屏蔽不但可以使金属笼(或金属壳)内部不受外部电场的影响,还可以通过把金属笼(或金属壳)接地的方法隔离内部带电体的电场对外界的影响,B错误;超高压带电作业的工人穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成,金属丝织物能起到静电屏蔽的作用,C错误;电视闭路线芯外常包有一层金属网利用静电屏蔽原理消除外电场的影响,D错误。
10.C带电粒子的初速度为v时,由类平抛运动的规律得:d=at2=a2,带电粒子的初速度变为2v,粒子离开电场时偏转的距离为y,速度的偏向角为θ,则得:y=at'2=a2,由上两式得:y=d,根据推论可以知道,粒子离开电场时速度的反向延长线交于上板的中点。
则根据几何知识有tan θ=,又tan θ=得:L AB=2L,所以x=0.5L+L AB=2.5L,故选C。
11.D由于静电感应,Q将带上与P异号的电荷,故A错误;由图可知电场线由b到a,故a点的电势低于b点的电势;故B错误;b点电场线较为密集,故a点电场强度要小于b点电场强度,故检验电荷在a点所受电场力小于b点所受电场力,故C错误;由于Q接地,d点电势接近0;而c点电势肯定大于d点电势;故带正电的检验电荷在c点的电势能大于d点的电势能,故D正确。
12.B A在空心金属球内,由于静电感应,使得C外表面带正电,BC相互吸引,所以B向右偏;而金属空腔C可以屏蔽外部的B的电场,所以B的电荷对空腔C的内部无影响,所以A位置不变,故B正确。
13.D发现电子打在荧光屏的P3位置,说明电子在D1、D2板间向上偏转,说明电极D1接的是高电势,故A错误;令加速电压为U1,则eU=,令偏转电压为U2,板长为L,则加速度a=,运动时间为:L=v0t,偏转位移y=at2=,可知当增强加速电场或增强偏转电场,电子在荧光屏上的位置不一定从P3靠近P1,故B错误;电子在加速电场中运动,电场力做正功,电子的电势能减小,故C错误;在偏转电场中,偏转电场做正功,电子的电势能减小,故D正确。